CtrEditor/timestep_explanation.py

#!/usr/bin/env python3
"""
Demostración de por qué timesteps más pequeños son mejores para TSNet
"""

def demonstrate_timestep_stability():
    """
    Demuestra la diferencia entre timesteps grandes y pequeños
    """
    print("🔬 Demostración: Timestep y Estabilidad Numérica\n")
    
    # Simulación de ejemplo: cambio súbito de presión
    print("Escenario: Cambio súbito de velocidad de bomba de 0% a 100%")
    print("=" * 60)
    
    # Con timestep grande (problemático)
    print("\n❌ Con TimeStep = 1.0 segundo:")
    print("   t=0.0s → t=1.0s (1 paso)")
    print("   • El cambio es instantáneo en la simulación")
    print("   • No se capturan transientes intermedios")
    print("   • Puede causar inestabilidad numérica")
    print("   • Ecuaciones diferenciales mal resueltas")
    
    # Con timestep pequeño (correcto)
    print("\n✅ Con TimeStep = 0.1 segundo:")
    print("   t=0.0s → t=0.1s → t=0.2s → ... → t=1.0s (10 pasos)")
    print("   • Cambio gradual capturado paso a paso")
    print("   • Transientes intermedios modelados")
    print("   • Mayor estabilidad numérica")
    print("   • Ecuaciones resueltas correctamente")
    
    print("\n🎯 Beneficios del timestep más pequeño:")
    print("   1. Mejor convergencia de las ecuaciones")
    print("   2. Captura de fenómenos transitorios")
    print("   3. Menor probabilidad de división por cero")
    print("   4. Resultados más precisos")
    
    # Ejemplo numérico
    print("\n📊 Ejemplo numérico:")
    print("   Ecuación: dP/dt = f(P, Q)  (cambio de presión)")
    print("   ")
    print("   TimeStep = 1.0s:")
    print("   P(1) = P(0) + 1.0 * f(P(0), Q(0))  ← Gran salto")
    print("   ")
    print("   TimeStep = 0.1s:")
    print("   P(0.1) = P(0) + 0.1 * f(P(0), Q(0))")
    print("   P(0.2) = P(0.1) + 0.1 * f(P(0.1), Q(0.1))")
    print("   ...  ← Pasos graduales, más estable")

def show_tsnet_configuration():
    """
    Muestra la configuración actual de TSNet
    """
    print("\n🔧 Configuración Actual de TSNet:")
    print("=" * 40)
    
    print("```csharp")
    print("// En TSNetRealTimeSimulator.cs")
    print("_simulationManager.Configuration.Duration = 1.0;   // 1 segundo total")
    print("_simulationManager.Configuration.TimeStep = 0.1;   // Pasos de 0.1s")
    print("```")
    
    print("\n📋 Esto significa:")
    print("   • Cada ciclo simula exactamente 1 segundo")
    print("   • Internamente usa 10 pasos de 0.1 segundos")
    print("   • Timer ejecuta cada 1 segundo (tiempo real)")
    print("   • TSNet tiene suficiente resolución temporal")
    
    print("\n⏱️  Cronología de ejecución:")
    print("   Tiempo Real  │ TSNet Interno")
    print("   ─────────────┼─────────────────")
    print("   t=0s         │ Inicia simulación")
    print("                │ ├─ 0.0→0.1s")
    print("                │ ├─ 0.1→0.2s") 
    print("                │ ├─ 0.2→0.3s")
    print("                │ ├─ ...    ")
    print("                │ └─ 0.9→1.0s")
    print("   t=1s         │ Completa y devuelve resultados")
    print("   t=2s         │ Repite para siguiente segundo")

def show_alternatives():
    """
    Muestra alternativas de configuración
    """
    print("\n🔄 Alternativas de Configuración:")
    print("=" * 40)
    
    configs = [
        {
            "name": "Ultra Rápido (para transientes críticos)",
            "duration": 1.0,
            "timestep": 0.01,
            "steps": 100,
            "use_case": "Golpe de ariete, cavitación"
        },
        {
            "name": "Rápido (configuración actual)",
            "duration": 1.0,
            "timestep": 0.1,
            "steps": 10,
            "use_case": "Simulación general estable"
        },
        {
            "name": "Moderado",
            "duration": 1.0,
            "timestep": 0.5,
            "steps": 2,
            "use_case": "Sistemas muy estables"
        },
        {
            "name": "Problemático (el anterior)",
            "duration": 1.0,
            "timestep": 1.0,
            "steps": 1,
            "use_case": "❌ Puede causar errores"
        }
    ]
    
    for config in configs:
        print(f"\n📋 {config['name']}:")
        print(f"   Duration: {config['duration']}s")
        print(f"   TimeStep: {config['timestep']}s")
        print(f"   Pasos internos: {config['steps']}")
        print(f"   Uso: {config['use_case']}")

def main():
    demonstrate_timestep_stability()
    show_tsnet_configuration()
    show_alternatives()
    
    print("\n" + "="*60)
    print("🎯 RESPUESTA A TU PREGUNTA:")
    print("="*60)
    print("✅ SÍ, TSNet puede y DEBE usar timesteps < 1 segundo")
    print("✅ La configuración actual (0.1s) es CORRECTA y estable")
    print("✅ Esto NO afecta el timing de 1 segundo del simulador")
    print("✅ Solo mejora la precisión y estabilidad interna")
    print("="*60)

if __name__ == "__main__":
    main()